Science de la vie et de la Terre / Mr MARY

A. L’origine des ondes sismiques [Activité 2]

Soumises à des contraintes, des roches peuvent se fracturer brutalement : c’est le séisme. Une grande quantité d’énergie est libérée et se propage sous la forme d’ondes sismiques.

B. Les propriétés des ondes sismiques [TP9]

Différents types d’ondes se propagent, parmi lesquelles :

– les ondes P (ondes premières) : ce sont les plus rapides et sont donc les 1ères à parvenir en surface. Elles se propagent dans tous les milieux, solides et liquides.

– les ondes S (ondes secondes) : ce sont les 2des à parvenir en surface. Elles ne se propagent que dans les solides.

La vitesse des ondes augmente avec la densité des matériaux et donc diminue avec leur température (puisque la densité d’un matériau diminue si sa température augmente).

B. L’exploitation des ondes sismiques permet d’identifier des discontinuités dans la structure de la Terre [Activité 3]

Les ondes sismiques sont réfléchies ou réfractées lorsqu’elles passent d’un milieu à un autre. La surface de contact entre ces deux milieux est appelée discontinuité.

L’analyse des enregistrements sismiques révèle trois discontinuités majeures.

–La plus superficielle, le Moho, sépare la croûte terrestre du manteau. Sa profondeur passe de moins de 10 km sous le plancher océanique à près de 90 km sous les hauts reliefs.

–La seconde, discontinuité de Gutenberg, se situe à 2 900 km de profondeur et sépare le manteau du noyau ferreux.

–Enfin la discontinuité de Lehmann située à 5 100 km de profondeur se situe entre le noyau interne, solide, et le noyau externe, qui présente les propriétés d’un liquide.

C. L’exploitation des ondes sismiques montre une différence de comportement des couches supérieures de la Terre [Activité 4]

Les études sismologiques soulignent la présence sous la croûte d’une partie rigide dans le manteau, reposant sur une partie plus où les ondes ralentissent en liaison avec un état plus visqueux de la roche.

Ainsi, la partie superficielle de la Terre peut être divisée en 2 :

– La Lithosphère, partie rigide, composée de la croute et du manteau lithosphérique. La lithosphère a une épaisseur moyenne de 100 km.

– L’Asthénosphère, partie ductile, dont la couche supérieure est appelée LVZ, se caractérise par une structure davantage déformable, donc moins cassante que la lithosphère.

D. Le modèle PREM : un modèle de la structure de la Terre basé sur les ondes sismsiques

Les géologues ont pu élaborer un modèle de la structure interne de la Terre, appelé modèle PREM (Preliminary Reference Earth Model) établi à partir des variations de la vitesse de propagation des ondes sismiques.

Il permet d’établir une structure de la Terre à 3 couches:

-Une croute, composée de granite ou de Basalte/Gabbro

-Un manteau, composé de Péridotite

-Un noyau, composé de Fer.